Új energiák zeolit kristályokkal

2011/10. lapszám | Fördős Norbert |  5734 |

Figylem! Ez a cikk 15 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Szeptemberi lapszámunkban – a kémiai és fizikai alapok ismertetése mellett – rövid „történeti áttekintést” adtunk a zeolit kristályok felfedezésétől kezdve a gázipari és háztartási alkalmazásokon át egészen a „forró kövekkel” kombinált kondenzációs hőtermelők megjelenéséig. Cikksorozatunk mostani fejezetében ennek a készüléknek a felépítését, illetve működésének sajátosságait szeretnénk részletesebben bemutatni.

Új energiák zeolit kristályokkal

Felépítés és működés I.

A zeolit-gáz-hőszivattyú olyan speciális hibrid rendszer, amely – többek között – két, az elmúlt évtizedben már bevált és innovatív műszaki megoldást egyesít egy termékben: ez a gázüzemű kondenzációs készülékek és a szolár berendezések technikája, amihez a hőtermelési folyamatokban a víz- és zeolit-bázisú szorpciós eljárás kapcsolódik. A zeolit-gáz-hőszivattyú tehát úgy hasznosítja a kondenzációs üzemet, illetve az „ingyenes” környezeti hőmennyiséget, hogy a rend-szerben alkalmazott szolár kollektorok már nagyon alacsony kollektorhőmérséklet mellett is hatékonyak lehetnek. A cél, hogy lehetőség szerint csekély mértékű fosszilis energiahordozó-felhasználással, illetve a környezet minimális terhelésével minél nagyobb hőmennyiséget termeljünk. Ehhez biztosít jó alapot a „csomagban kínált” zeolit-gáz- hőszivattyú, saját külső szolár melegvíztárolójával és kollektormezőjével együtt, amely tökéletes alternatíva egy családi ház fűtési hőszükségletének, illetve használati melegvíz-ellátásának kielégítésére (1. ábra).

1. ábra. A zeolit-gáz-hőszivattyú fő alkotóelemei. a. Gázüzemű kondenzációs egység. 1: gázüzemű kondenzációs tűztér b. Moduláris szerelési rendszer. c. Zeolit-egység. 2: zeolit-modul (hermetikusan elzárt – adszorberrel/deszorberrel és kondenzátorral/párologtatóval, valamint vízzel, illetve zeolittal töltött – nemesacél tartály) 3: a primer kör tágulási tartálya (zeolit körnek is nevezik); 4: a primer kör szabályozott egyenáramú szivattyúi; 5: fordulatszám-szabályozott szolár szivattyú (párologtató és kondenzátor); 6: váltószelepek 1+2; 7: fordulatszám-szabályozott fűtési szivattyú.

Hidraulikus körök

- Primer kör
A primer kör a készülékbe integrált kör, amelyben a hőhordozó folyadék (víz) kering. Ebben a körben a hőhordozó közeg egészen 120 °C-ra melegszik fel. Annak érdekében, hogy a maximális, 120 °C-os hőmérsékleten megakadályozzuk a víz elpárolgását, ez a kör 4 bar statikus nyomással rendelkezik. A hőcserélő (1-es és 2-es tétel, 2. ábra) egy speciális, módosított kondenzációs nemesacél hőcserélő. A primer kör a hőcserélő első három csőspirálján folyik át. A kétrészes kondenzációs hőcserélő (2) utolsó csőspirálján a fűtési rendszer visszatérő vize áramlik keresztül. A fűtőkör alacsony visszatérő hőmérséklete elősegíti a gáz kondenzációs hőjének hasznosítását. A primer kör szivattyúi (3-as és 5-ös tétel) 24 V-os, szabályozott egyenáramú szivattyúk. A primer kör váltószelepe (4) négyféle pozícióba állhat, a készülék pillanatnyi üzemállapotának megfelelően.

2. ábra: A primer kör a készülékbe integrált kör, amelyben a hőhordozó folyadék (víz) kering. Ebben a körben a hőhordozó közeg egészen 120 °C fokra melegszik fel. 1-2: hőcserélő 3-5: a primer kör szivattyúi 4: primer kör váltószelepe	3. ábra: Fűtőkör A fűtésköri szivattyú (2), valamint a háromutas váltószelep (1) is a keszüléken belül helyezkedik el. 3-4: hőcserélő

- Fűtőkör
A fűtésköri szivattyú (2), valamint a háromutas váltószelep (1) is a készüléken belül helyezkedik el (3. ábra). Ezenkívül szükség van még az 1-es és 2-es lemezes hőcserélőre is (3-as és 4-es tétel), hogy a készülék a keletkező hőmennyiséget (az üzemállapotok szerint) a megfelelő hidraulikus körből felvehesse, valamint leadhassa a fűtési rendszer felé.
- Szolárkör
A környezet energiája a szolárkör útján jut el a párologtatóhoz (1), ami a szolár kollektorok segítségével hasznosítható (4. ábra). A szolárkörhöz ezen kívül egy bivalens melegvíztároló (2) csatlakozik. Abban az esetben, ha a hőmérsékleti szint a kollektorokban lehetővé teszi, a napenergia közvetlenül felhasználható használati melegvíz-készítésre a tárolóban. Ehhez a készülék hidraulikus felépítésén belül, a szolárkörben egy szivattyú (8) keringtet. Az üzemállapotok alapján (adszorpció/deszorpció) a váltószelepek (3 és 4) eltérő módon nyitnak.

4. ábra: Szolárkör. A környezet energiája a szolárkör útján jut el a párologtatóhoz (1). A környezet hőenergiája a szolár kollektorok segítségével hasznosítható. A szolár körhöz ezen kívül egy bivalens melegvíztároló (2) csatlakozik. 3-4. váltószelepek. 5-7. visszacsapó szelep. 8. szivattyú.

A „téves” áramlási irányt 3 db visszacsapó szelep (5, 6 és 7) akadályozza meg, ahol a napenergiás közvetlen fűtési üzem éppúgy lehetséges, mint a használati melegvíz-készítés.

5. ábra: Deszorpció. A folyamatábra a rendszer hidraulikus kapcsolását egyszerűsített formában mutatja be a deszorpciós fázis alatt. A kétrészes kondenzációs hőcserelő első három csőspirálján a készülékbe integrált primer kör fűtővize áramlik keresztül, miközben hasznosítja a gáz fűtőértékét.

Deszorpció

Az 5. ábra a rendszer hidraulikus kapcsolását egyszerűsített formában mutatja be a deszorpciós fázis alatt. A kétrészes kondenzációs hőcserélő első három csőspirálján a készülékbe integrált primer kör fűtővize áramlik keresztül, miközben hasznosítja a gáz fűtőértékét. Az ebben a fázisban keletkező fűtési hő a primer kör fűtővizére jut. Annak érdekében, hogy a gáz kondenzációs hőjét hasznosítani lehessen, a kétrészes kondenzációs hőcserélő utolsó csőspirálján a fűtési rendszer visszatérő vize folyik át. A füstgázok ebben a fázisban keletkező kondenzációs hője a fűtési rendszerbe jut. Ezt követően a vízgőz eltávozik a zeolitból, így az deszorbeál. A deszorpció 120 °C-on következik be. Az ehhez szükséges hőmennyiséget a kondenzációs egység gázégője biztosítja, ami a készülék belső vízköre (4 bar nyomással rendelkező primer kör) által jut el az adszorber/deszorber hőcserélőhöz. A 120 °C-os, forró fűtővíz az adszorber/deszorber hőcserélőn keresztülhaladva melegíti fel a zeolit-golyókat. A felhevült zeolitok a pórusaikban tárolt hűtőközeget (vizet) leadják, ezzel megtörténik a deszorpció. Az így keletkező forró gőz a zeolit-modul alsó részébe áramlik, itt lehűl és kondenzálódik. A folyamat közben felszabaduló kondenzációs hő a 2-es lemezes hőcserélő segítségével a fűtési rendszerhez jut.

6. ábra: A „párhuzamos üzem” a gázzal és napenergiával történő a használati melegvíz- készítés közben is lehetséges.

Szeptemberi lapszámunkban – a kémiai és fizikai alapok ismertetése mellett – rövid „történeti áttekintést” adtunk a zeolit kristályok felfedezésétől kezdve a gázipari és háztartási alkalmazásokon át egészen a „forró kövekkel” kombinált kondenzációs hőtermelők megjelenéséig. Cikksorozatunk mostani fejezetében ennek a készüléknek a felépítését, illetve működésének sajátosságait szeretnénk részletesebben bemutatni.

Közvetlen használati melegvíz-készítés napenergiával a deszorpciós fázis alatt

Abban az esetben, ha a deszorpciós fázis közben a kollektorokban található hőhordozó folyadék hőmérséklete elegendő ahhoz, hogy azzal közvetlenül lehessen használati meleg vizet készíteni, akkor a bivalens tárolót ennek megfelelően a szolár rendszer tölti fel. Tehát a „párhuzamos üzem” a gázzal és napenergiával történő a használati melegvíz-készítés közben is lehetséges (6. ábra). (Folytatjuk)

---